pH
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1. (Fuvest 2013) O fitoplâncton consiste em um conjunto de organismos microscópicos encontrados em certos ambientes aquáticos. O desenvolvimento desses organismos requer luz e CO 2, para o processo de fotossíntese, e requer também nutrientes contendo os elementos nitrogênio e fósforo. Considere a tabela que mostra dados de pH e de concentrações de nitrato e de oxigênio dissolvidos na água, para amostras coletadas durante o dia, em dois diferentes pontos (A e B) e em duas épocas do ano (maio e novembro), na represa Billings, em São Paulo.
Ponto A (novembro) Ponto B (novembro) Ponto A (maio) Ponto B (maio)
pH
Concentração de nitrato (mg/L)
Concentração de oxigênio (mg/L)
9,8
0,14
6,5
9,1
0,15
5,8
7,3
7,71
5,6
7,4
3,95
5,7
Com base nas informações da tabela e em seus próprios conhecimentos sobre o processo de fotossíntese, um pesquisador registrou três conclusões: I. Nessas amostras, existe uma forte correlação entre as concentrações de nitrato e de oxigênio dissolvidos na água. II. As amostras de água coletadas em novembro devem ter menos CO2 dissolvido do que aquelas coletadas em maio. III. Se as coletas tivessem sido feitas à noite, o pH das quatro amostras de água seria mais baixo do que o observado. É correto o que o pesquisador concluiu em a) I, apenas. b) III, apenas. c) I e II, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III. 2. (Fuvest 2014) Uma jovem estudante quis demonstrar para sua mãe o que é uma reação química. Para tanto, preparou, em cinco copos, as seguintes soluções: Copo 1 2 3 4 5
Solução vinagre sal de cozinha + água fermento químico (NaHCO3) + água açúcar + água suco de limão
Em seguida, começou a fazer misturas aleatórias de amostras das soluções contidas nos copos, juntando duas amostras diferentes a cada vez. Qual é a probabilidade de que ocorra uma reação química ao misturar amostras dos conteúdos de dois dos cinco copos? a) 1/10 b) 1/8 c) 1/5 d) 1/3 e) 1/2 3. (Fuvest 2014) Algumas gotas de um indicador de pH foram adicionadas a uma solução aquosa saturada de CO2, a qual ficou vermelha. Dessa solução, 5 mL foram transferidos para uma seringa, cuja extremidade foi vedada com uma tampa (Figura I). Em seguida, o êmbolo da seringa foi puxado até a marca de 50 mL e travado nessa posição, observando‐se liberação de muitas bolhas dentro da seringa e mudança da cor da solução para laranja (Figura II). A tampa e a trava foram então removidas, e o êmbolo foi empurrado de Página 1 de 20
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modo a expulsar totalmente a fase gasosa, mas não o líquido (Figura III). Finalmente, a tampa foi recolocada na extremidade da seringa (Figura IV) e o êmbolo foi novamente puxado para a marca de 50 mL e travado (Figura V). Observou‐se, nessa situação, a liberação de poucas bolhas, e a solução ficou amarela. Considere que a temperatura do sistema permaneceu constante ao longo de todo o experimento.
a) Explique, incluindo em sua resposta as equações químicas adequadas, por que a solução aquosa inicial, saturada de CO2, ficou vermelha na presença do indicador de pH. b) Por que a coloração da solução mudou de vermelho para laranja ao final da Etapa 1? c) A pressão da fase gasosa no interior da seringa, nas situações ilustradas pelas figuras II e V, é a mesma? Justifique.
4. (Unicamp 2014) Em setembro de 2011, no Rio Grande do Sul, pessoas alegaram ter sofrido queimaduras depois de beberem um achocolatado. Em março de 2013, um caso semelhante voltou a ocorrer, agora com um suco de maçã. Em função de problemas semelhantes durante o processo de higienização, o achocolatado foi contaminado por água sanitária e o suco de maçã substituído por soda cáustica 2,5 %. Pode-se afirmar que, comparados aos produtos não contaminados, os líquidos que causaram problemas aos consumidores apresentavam-se a) mais ácidos e, portanto, com maiores valores de pH. b) mais ácidos e, portanto, com menores valores de pH. c) mais básicos e, portanto, com maiores valores de pH. d) mais básicos e, portanto, com menores valores de pH. 5. (Unicamp 2013) Como um químico descreve a cerveja? “Um líquido amarelo, homogêneo enquanto a garrafa está fechada, e uma mistura heterogênea quando a garrafa é aberta. Constitui-se de mais de 8.000 substâncias, entre elas o dióxido de carbono, o etanol e a água. Apresenta um pH entre 4,0 e 4,5, e possui um teor de etanol em torno de 4,5% (v/v).” Sob a perspectiva do químico, a cerveja a) apresenta uma única fase enquanto a garrafa está fechada, tem um caráter ligeiramente básico e contém cerca de 45 gramas de álcool etílico por litro do produto. b) apresenta duas fases logo após a garrafa ser aberta, tem um caráter ácido e contém cerca de 45 mL de álcool etílico por litro de produto. c) apresenta uma única fase logo após a garrafa ser aberta, tem um caráter ligeiramente ácido e contém cerca de 45 gramas de álcool etílico por litro de produto. d) apresenta duas fases quando a garrafa está fechada, tem um caráter ligeiramente básico e contém 45 mL de álcool etílico por 100 mL de produto. 6. (Ufg 2013) As soluções indicadoras são usadas para avaliar o pH do meio através da mudança da coloração. A fenolftaleína, em meio ácido, apresenta coloração incolor. Já em meio alcalino, sua coloração é rósea. Suponha que as seguintes soluções e reagente estejam disponíveis em um laboratório.
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Considerando-se o exposto, responda: a) Ao misturar 50 mL da solução A com 50 mL da solução B, qual o valor do pH e qual a cor da solução na presença do indicador? Considere: log 5 0,7. b) Calcule o volume que deve ser retirado do frasco de ácido sulfúrico para preparar 1,0 L de uma solução de H2SO4 na concentração de 5,0 103 mol/L. c) Calcule o pH da solução de H2SO4 preparada na concentração 5,0 103 mol/L. 7. (Ufpr 2013) As antocianinas são substâncias responsáveis por uma variedade de cores atrativas presentes em diversas frutas, flores e folhas. Essas substâncias apresentam cores diferentes em solução de acordo com sua forma, protonada ou desprotonada, podendo assim ser empregadas como indicadores de pH. Um exemplo disso é o extrato de repolho-roxo, que apresenta o seguinte perfil de cores em função do pH: Faixa de pH 1,0 a 3,0 4,0 a 6,0 7,0 a 9,0 10 a 12
Cor observada Vermelha Violeta Azul Verde
Em valores intermediários (entre 3,0 e 4,0, 6,0 e 7,0 ou 9,0 e 10) existe uma mescla de cores. Suponha que fossem misturados 10 mL de uma solução de HC 0,10 mol.L–1 com 90 mL de solução –1 de NaOH 0,010 mol.L e à solução resultante fossem adicionadas algumas gotas do extrato de repolho-roxo. a) Qual é o valor do pH da solução resultante? b) Qual é a cor observada para a solução resultante? 8. (Fuvest 2013) A vida dos peixes em um aquário depende, entre outros fatores, da quantidade de oxigênio (O2) dissolvido, do pH e da temperatura da água. A concentração de oxigênio dissolvido deve ser mantida ao redor de 7 ppm (1 ppm de O2 = 1 mg de O2 em 1000 g de água) e o pH deve permanecer entre 6,5 e 8,5. Um aquário de paredes retangulares possui as seguintes dimensões: 40 50 60 cm (largura x comprimento x altura) e possui água até a altura de 50 cm. O gráfico abaixo apresenta a solubilidade do O2 em água, em diferentes temperaturas (a 1 atm).
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a) A água do aquário mencionado contém 500 mg de oxigênio dissolvido a 25°C. Nessa condição, a água do aquário está saturada em oxigênio? Justifique. Dado: densidade da água do aquário = 1,0 g/cm 3. b) Deseja-se verificar se a água do aquário tem um pH adequado para a vida dos peixes. Com esse objetivo, o pH de uma amostra de água do aquário foi testado, utilizando-se o indicador azul de bromotimol, e se observou que ela ficou azul. Em outro teste, com uma nova amostra de água, qual dos outros dois indicadores da tabela dada deveria ser utilizado para verificar se o pH está adequado? Explique.
9. (Ufg 2013) Uma solução foi preparada pela mistura de ácido clorídrico HC , ácido nítrico (HNO3) e ácido sulfúrico (H2SO4). Sabendo-se que na solução final as concentrações molares de HC , HNO3 e H2SO4 são, respectivamente, iguais a 0,010 mol/L, 0,030 mol/L e 0,0050 mol/L, o pH da solução será igual a: Dado: log10 5 0,70. a) 5,00 b) 3,00 c) 2,70 d) 2,00 e) 1,30 10. (Unesp 2013) Em um estudo sobre extração de enzimas vegetais para uma indústria de alimentos, o professor solicitou que um estudante escolhesse, entre cinco soluções salinas disponíveis no laboratório, aquela que apresentasse o mais baixo valor de pH. Sabendo que todas as soluções disponíveis no laboratório são aquosas e equimolares, o estudante deve escolher a solução de a) (NH4)2C2O4. b) K3PO4. c) Na2CO3. d) KNO3. e) (NH4)2SO4. 11. (Uftm 2012) O ácido propanoico é um dos ácidos empregados na indústria de alimentos para evitar o amarelecimento de massas de pães e biscoitos. Este ácido tem constante de ionização a
25 °C, aproximadamente 1 105 , e sua fórmula estrutural está representada na figura.
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a) Escreva a fórmula estrutural do produto de reação do ácido propanoico com o etanol. Identifique o grupo funcional presente no produto da reação. b) Qual é o pH de uma solução aquosa de ácido propanoico 0,1mol L, a 25 °C ? Apresente os cálculos efetuados. 12. (Pucsp 2012) A queima de combustíveis fósseis é uma das principais fontes de poluentes causadores da chuva ácida. Tanto o carvão mineral quanto os derivados de petróleo de maior peso molecular (como o óleo diesel) apresentam teores relativamente elevados de X, gerando o Y durante a combustão. A reação entre o oxigênio atmosférico e Y pode formar o gás Z, outro poluente atmosférico. A reação entre Z e a água produz o A, responsável pelo abaixamento do pH da chuva. Os símbolos e fórmulas que substituem X, Y, Z e A apropriadamente são, respectivamente, a) C, CO, CO2 e H2CO3. b) C, CO2, CO e H2CO3. c) S, SO2, SO3 e H2SO4. d) N, NO, NO2 e H2NO3. e) S, SO3, SO2 e H2SO3. 13. (Ufpe 2012) O ácido lático apresenta pKa 3,82 . Qual o valor aproximado do pH de uma solução de ácido lático 0,1 mol L1 em água? Assinale o inteiro mais próximo de sua resposta após multiplicála por 10 (dez). 14. (Fuvest 2012) O experimento descrito a seguir foi planejado com o objetivo de demonstrar a influência da luz no processo de fotossíntese. Em dois tubos iguais, colocou-se o mesmo volume de água saturada com gás carbônico e, em cada um, um espécime de uma mesma planta aquática. Os dois tubos foram fechados com rolhas. Um dos tubos foi recoberto com papel alumínio e ambos foram expostos à luz produzida por uma lâmpada fluorescente (que não produz calor).
a) Uma solução aquosa saturada com gás carbônico é ácida. Como deve variar o pH da solução no tubo não recoberto com papel alumínio, à medida que a planta realiza fotossíntese? Justifique sua resposta. No tubo recoberto com papel alumínio, não se observou variação de pH durante o experimento. b) Em termos de planejamento experimental, explique por que é necessário utilizar o tubo recoberto com papel alumínio, o qual evita que um dos espécimes receba luz. 15. (Mackenzie 2012) Um técnico químico dissolveu 37 mg de hidróxido de cálcio (α 100%) em água, a 25°C, para obter 250 mL de uma solução dessa base. Dessa forma, para essa solução, ele obteve um pH igual a Dados: log 4 = 0,6 Massas molares em (g/mol) H = 1, O = 16 e Ca = 40. Números atômicos (Z) H = 1, O = 8 e Ca = 20. Página 5 de 20
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a) 2,4. b) 3,4. c) 11,3. d) 11,6. e) 12,6. 16. (Unesp 2012)
O listrado multicor que se desenha na areia quando o nível da água baixa nas lagoas do Pantanal da Nhecolândia, conhecidas como salinas, em Mato Grosso do Sul, por muito tempo foi um mistério para observadores. A explicação está numa cianobactéria que sobrevive nas condições dessas águas de pH entre 9 e 11. Na época seca essas bactérias se reproduzem em profusão e pintam as lagoas com substâncias de sua própria decomposição. (Pesquisa FAPESP, fevereiro de 2012. Adaptado.) Águas que apresentam pH entre 9 e 11 são a) ácidas, com [H+] que varia de 10–5 a 10–3 mol/L. b) ácidas, com [H+] que varia de 10–2 a 10–4 mol/L. c) alcalinas, com [OH–] que varia de 10–2 a 10–4 mol/L. d) alcalinas, com [OH–] que varia de 10–5 a 10–3 mol/L. e) neutras, com [H+] que se iguala a [OH–], de 10–7 mol/L. 17. (Unicamp 2012) Uma solução de luminol e água oxigenada, em meio básico, sofre uma transformação química que pode ser utilizada para algumas finalidades. Se essa transformação ocorre lentamente, nada se observa visualmente; no entanto, na presença de pequenas quantidades de íons de crômio, ou de zinco, ou de ferro, ou mesmo substâncias como hipoclorito de sódio e iodeto de potássio, ocorre uma emissão de luz azul, que pode ser observada em ambientes com pouca iluminação. a) De acordo com as informações dadas, pode-se afirmar que essa solução é útil na identificação de uma das possíveis fontes de contaminação e infecção hospitalar. Que fonte seria essa? Explique por que essa fonte poderia ser identificada com esse teste. b) Na preparação da solução de luminol, geralmente se usa NaOH para tornar o meio básico. Não havendo disponibilidade de NaOH, pode-se usar apenas uma das seguintes substâncias: CH3OH, Na2CO3, A 2 (SO4 )3 ou FeC 3 . Escolha a substância correta e justifique, do ponto de vista químico, apenas a sua escolha. 18. (Fuvest 2011) Considere 4 frascos, cada um contendo diferentes substâncias, a saber: Frasco 1: 100 mL de H2O(ℓ) Frasco 2: 100 mL de solução aquosa de ácido acético de concentração 0,5 mol/L Frasco 3: 100 mL de solução aquosa de KOH de concentração 1,0 mol/L Frasco 4: 100 mL de solução aquosa de HNO3 de concentração 1,2 mol/L
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A cada um desses frascos, adicionaram-se, em experimentos distintos, 100 mL de uma solução aquosa de HCℓ de concentração 1,0 moI/L. Medindo-se o pH do líquido contido em cada frasco, antes e depois da adição de HCℓ (aq), pôde-se observar aumento do valor do pH somente a) nas soluções dos frascos 1, 2 e 4. b) nas soluções dos frascos 1 e 3. c) nas soluções dos frascos 2 e 4. d) na solução do frasco 3. e) na solução do frasco 4. 19. (Unifesp 2011) Para trabalhar com o tema “equilíbrio ácido-base”, um professor de química realizou junto com seus alunos dois experimentos. I. Em uma solução aquosa incolor de NaOH, adicionaram gotas do indicador representado na figura.
II. Uma solução aquosa incolor de NH4Cℓ foi posta em contato, separadamente, com cada indicador relacionado na tabela. Após o teste, a solução apresentou a coloração amarela com os indicadores 1 e 2 e vermelha com o indicador 3. Indicador 1 2 3
Cor em solução ácida Amarela Amarela Azul
Faixa de pH de viragem 6,0 – 7,6 5,2 – 7,0 3,0 – 5,0
Cor em solução básica azul vermelha vermelha
a) No experimento I, descreva o que ocorre com o equilíbrio químico e com a cor da solução do indicador, em decorrência da interação com a solução de NaOH. b) Considerando o conceito de hidrólise, justifique o caráter ácido-base da solução testada no experimento II. Qual é a faixa de pH dessa solução? TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Cerca de ¼ de todo o dióxido de carbono liberado pelo uso de combustíveis fósseis é absorvido pelo oceano, o que leva a uma mudança em seu pH e no equilíbrio do carbonato na água do mar. Se não houver uma ação rápida para reduzir as emissões de dióxido de carbono, essas mudanças podem levar a um impacto devastador em muitos organismos que possuem esqueletos, conchas e revestimentos, como os corais, os moluscos, os que vivem no plâncton, e no ecossistema marinho como um todo.
20. (Unicamp 2011) Do ponto de vista químico, inicialmente ocorrem a dissolução do dióxido de carbono gasoso na água e a formação de dióxido de carbono em solução. Uma vez dissolvido na água do mar, o dióxido de carbono reage rapidamente com a água, modificando seu equilíbrio iônico. Assim, a reação do dióxido de carbono com a água a) faz o pH da água aumentar e pode ser representada -( + por CO2(aq) + H2O(aq) → HCO3 aq) + H (aq). b) faz o pH da água baixar e pode ser representada por CO(aq) + H2O(aq) → 2H+(aq) + CO2(aq). c) faz o pH da água baixar e pode ser representada por + CO2(aq) + H2O(aq) → HCO3 (aq) + H (aq). d) faz o pH da água aumentar e pode ser representada por CO2(aq) + H2O(aq) → H2CO3(aq).
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Gabarito: Resposta da questão 1: [D] [Resposta do ponto de vista da disciplina de Biologia] I. Falso. Os dados da tabela não mostram uma forte correlação entre as concentrações de nitrato e de oxigênio dissolvido na água. [Resposta do ponto de vista da disciplina de Química] Análise das afirmações: I. Incorreta. Nessas amostras, não se verifica correlação entre a concentração de nitrato e a de oxigênio, o pH diminui e as concentrações oscilam:
Ponto A (novembro) Ponto B (novembro) Ponto A (maio) Ponto B (maio)
pH
Concentração de nitrato (mg/L)
Concentração de oxigênio (mg/L)
9,8
0,14
6,5
9,1
0,15
5,8
7,3
7,71
5,6
7,4
3,95
5,7
II. Correta. As amostras de água coletadas em novembro devem ter menos CO2 dissolvido do que aquelas coletadas em maio, pois o pH em maio é menor, ou seja, a concentração de íons H+ devido a presença do gás carbônico é maior.
Ponto B (novembro) Ponto A (maio)
pH
Concentração de nitrato (mg/L)
9,1
0,15
7,3
7,71
III. Correta. Se as coletas tivessem sido feitas à noite, o pH das quatro amostras de água seria mais baixo do que o observado, pois a concentração de gás carbônico é maior neste período. Resposta da questão 2: [C] Combinações possíveis: 1,2 - 1,3 - 1,4 - 1,5 - 2,3- 2,4 - 2,5 - 3,4 - 3,5 - 4,5 = 10 combinações. Vinagre (possui ácido acético) ou suco de limão (possui ácido cítrico) podem reagir com fermento químico (hidrólise básica), ou seja, são possíveis duas reações químicas num total de 2 combinações:
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Temos 2 reações em 10 possíveis, ou seja,
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2 1 . 10 5
Resposta da questão 3: a) Equações químicas adequadas: CO2 (g) CO2 (aq) CO2 (aq) H2O( ) H2CO3 (aq) H (aq) HCO3 (aq) De acordo com a reação química descrita pela equação acima se percebe que o meio fica ácido. De acordo com o enunciado a solução ficou vermelha, isto significa que houve saturação, ou seja, que o pH é inferior a 4,5 (vide tabela).
b) No final da etapa I se observou a liberação de muitas bolhas de gás carbônico, isto significa que o equilíbrio foi deslocado para a esquerda e que a concentração de íons H diminui: CO2 (aq) CO2 (g) esquerda
H2CO3 (aq) H (aq) HCO3 (aq) CO2 (aq) H2O( ) esquerda
esquerda
Consequentemente o pH aumenta e supera 4,5. A solução muda da coloração vermelha para laranja. c) Foram feitas as seguintes observações: Etapa 1: liberação de bolhas de gás carbônico e a solução ficou laranja. Etapa 4: houve liberação de poucas bolhas e a solução ficou amarela. Conclui-se que a pressão da fase gasosa no interior da seringa, nas situações ilustradas pelas figuras II e V, não é a mesma: P
V cons tan te
P
V cons tan te
nCO2 R T
cons tan te
nCO2 R T
cons tan te
nCO2 k P nCO2 k P nCO2 k P
Resposta da questão 4: [C] No caso da água sanitária:
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NaC O Na C O HOH C O HOH
Na OH HC O
OH HC O meio básixo
ácido fraco
No caso da soda cáustica: NaOH H O
2 NaOH(aq) NaOH(s)
NaOH(aq) Na (aq) OH (aq) meio básico
Em meio básico o valor do pH é maior.
Resposta da questão 5: [B] Sob a perspectiva do químico, teremos: Garrafa fechada: apresenta uma única fase (mistura homogênea). Garrafa aberta: apresenta duas fases, pois tem-se a formação de bolhas devido à diferença de pressão externa e interna. O caráter da bebida é ácido (pH < 7), devido à presença de gás carbônico dissolvido na bebida (CO2 (g) H2O( )
H2CO3 (aq)
H (aq) HCO3 (aq)).
Como o teor de etanol é em torno de 4,5 % (v/v): 4,5 mL 100 mL (produto) Ve tanol 1000 mL (produto) Ve tanol 45 mL
Resposta da questão 6: a) Cálculo do número de mols de HC e NaOH que foram misturados. HC : 0,2 mol _______1L nÁCIDO _______ 50 103 L nÁCIDO 1 102 mol
NaOH: Como a concentração de NaOH vale a metade da concentração do ácido, e foram misturados volumes iguais, concluímos que o número de mols da base é metade do número de mols do ácido, ou seja, 0,5 102 mol. A reação entre HC e NaOH ocorre na proporção de 1:1. Assim, 0,5 102 mol de NaOH ________0,5 102 mol de HC . Ao final da reação, há excesso de 0,5 102 mol de HC (lembrar que foram misturados 1 102 mol de HC ).
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O HC apresenta grau de ionização 100% de acordo com a seguinte equação: H
HC 5 103 mol
C
5 103 mol +
Cálculo da concentração de íons H : (O volume da mistura foi de 100mL) [H ]
5 103 101
5 104 mol / L
Cálculo do pH: pH log[H ] pH log5 104 p H [log5 log10 4 ] pH [0,7 4,0] 3,3
Nesse valor de pH, o indicador será incolor. b) Para preparar 1L de uma solução 5 103 mol / L desse ácido, necessita-se de 5 103 mol de soluto. 1 mol de H2SO4 _____98g 5 103 mol _________ m m 0,49g de H2SO4
1mL do ácido ______1,8g v ____________ 0,49g v 272,22mL, aproximadamente.
c) Supondo que o grau de ionização do ácido sulfúrico seja de 100% 2H
H2SO4 5 103 mol / L
SO42
10 103 mol / L
pH log[H ] pH log1 102 2,0
Resposta da questão 7: a) Cálculo do número de mols de HC : 10 mL de uma solução de HC 0,10 mol.L–1. 1000 mL 0,10 mol 10 mL nHC nHC 0,001 mol –1
Cálculo do número de mols de NaOH: 90 mL de solução de NaOH 0,010 mol.L . 1000 mL 0,010 mol 10 mL nHC nHC 0,0009 mol
Reação de neutralização: HC NaOH H2O NaC 1 mol 0,001 mol
1 mol 0,0009 mol
excesso de 0,0001 mol
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Tem-se um excesso de 0,0001 mol de HC (H ) num volume de 100 mL (0,1 L) de solução (10 mL + 90 mL), então: n 0,0001 [H ] 0,001 103 V 0,1 [H ] 103 pH 3
b) Teremos: Faixa de pH 1,0 a 3,0
Cor observada pH = 3: cor vermelha
Resposta da questão 8: a) O aquário de paredes retangulares possui as seguintes dimensões: 40 50 60 cm (largura x comprimento x altura) e possui água até a altura de 50 cm, então: V(água no aquário) 40 50 50 100.000cm3 .
Como a densidade da água é de 1,0 g/cm3, podemos calcular sua massa a partir do volume obtido: 1,0 g (água) mágua
1 cm3 100.000 cm3
mágua 100.000 g
A água do aquário mencionado contém 500 mg de oxigênio dissolvido a 25°C, então: 100.000 g (água) 1000 g (água)
500 mg O2 mO2
mO2 5mg
Análise do gráfico:
A 25°C, a solubilidade de O2(g) em 1000 g de água é de 7,5 mg. Conclusão: Nessa condição, a água do aquário não está saturada em oxigênio. b) O pH deve permanecer entre 6,5 e 8,5. Utilizando-se o indicador azul de bromotimol, observou-se que a cor ficou azul e isto implica um pH maior do que 7,5. Página 12 de 20
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Outro indicador que poderia ser utilizado seria a fenolftaleína, pois, entre pH 7,5 e 8,5, ficaria incolor e acima disso assumiria cor rosada.
Resposta da questão 9: [E] +
Para o cálculo de pH devemos somar as concentrações finais de íons H provenientes das ionizações de todos os ácidos. Para HC 2 H C HC 0,01M 0,01M
H O
Para HNO3 2 H NO HNO3 3
H O
0,03M
0,03M
Para H2SO4 2 2H SO 2 H2SO4 4
H O
0,005M
0,01M
Portanto, a concentração total de íons H vale 0,05M ou 5 102 mol / L . Pela definição de pH temos que: +
pH log[H ] pH log5 102 pH [log5 log102 ] pH [0,7 2,0] 1,3
Resposta da questão 10: [E] O mais baixo valor de pH implica numa solução mais ácida, ou seja, um sal derivado de um ácido forte e de uma base fraca. (NH4 )2SO4 2NH4 SO24 2NH4 SO24 2H2O 2NH4
2H SO24 2NH3 2H2O
2H 2NH3 meio ácido
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Resposta da questão 11: a) Teremos:
b) Teremos: H
Ácido propanoico 0,1 mol / L Gasta
(Pr opanotato)
0 mol / L Forma
x (0,1 x) mol / L
x
x
x mol / L
x mol / L
Ka
[H ].[Propanoato] [Ácido propanoico]
Ka
x.x x.x x2 Ka Ka 0,1 x 0,1 0,1
1,0 105
x2 101
0 mol / L Forma
(início) (durante) (equilíbrio)
x 103 mol / L
[H ] 103 mol / L pH log103 3
Resposta da questão 12: [C] Teremos: A queima de combustíveis fósseis é uma das principais fontes de poluentes causadores da chuva ácida. Tanto o carvão mineral quanto os derivados de petróleo de maior peso molecular (como o óleo diesel) apresentam teores relativamente elevados de enxofre (S), gerando o dióxido de enxofre (SO2) durante a combustão. A reação entre o oxigênio atmosférico e dióxido de enxofre (SO2) pode formar o gás trióxido de enxofre (SO3), outro poluente atmosférico. A reação entre trióxido de enxofre (SO3) e a água produz o ácido sulfúrico (H2SO4), responsável pelo abaixamento do pH da chuva. S O2 SO2 1 O2 SO3 2 SO3 H2O H2SO4 SO2
pH diminui devido à liberação de H
Resposta da questão 13: Para o ácido lático, teremos:
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pH
e pOH
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H CH3CH(OH)COO
CH3CH(OH)COOH 0,1 mol / L 0,1α
0 0,1α
0 0,1α
0,1 0,1α
0,1α
0,1α
0,1 mol / L
[H ] [CH3CH(OH)COO ] 0,1α [H ][CH3CH(OH)COO ] Ka
Ka
[H ]
[CH3CH(OH)COOH]
[H ]2 [CH3CH(OH)COOH]
[H ]2 [CH3 CH(OH)COOH]
logK a log pK a
[H ]2 [CH3 CH(OH)COOH]
pK a 2log[H ] log[CH3CH(OH)COOH] 2pH
pK a 2pH log[CH3CH(OH)COOH] 3,82 2pH log0,1 3,82 2pH 1 3,82 1 pH 2,41 2
Multiplicando por dez: 2,41 10 24,1 24. Resposta da questão 14: a) No tubo recoberto com papel alumínio, a luz será refletida, o sistema permanecerá em equilíbrio e o pH inalterado; no tubo não recoberto ocorrerá fotossíntese e, consequentemente, aumentará o consumo de gás carbônico (CO2 ) . O equilíbrio existente: CO2(g) H2O(
)
H2CO3(aq)
H(aq) HCO3(aq) será deslocado para a esquerda e a
concentração de H(aq) diminuirá. Como o valor do pH é dado por: pH = - log[H+], conclui-se que o pH aumentará. b) Como no tubo recoberto com papel alumínio o espécime não recebe luz e não ocorre fotossíntese, pode-se estudar a relação entre a incidência de luz e este fenômeno. Resposta da questão 15: [D] Teremos: nCa(OH)2
m 37 103 g 0,5 103 mol M 74 g.mol1
[Ca(OH)2 ]
n 0,5 103 2,0 103 mol / L V 0,250
[Ca(OH)2 ] 2 [OH ] 4,0 103 mol / L pOH log(4,0 103 ) pOH 3 log4,0 pH 14 (3 log4,0) 11 0,6 pH 11,6
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pH
e pOH
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Resposta da questão 16: [D] Teremos: pH log[H ] [H ] 10pH
Então, pH pOH 14 [H ] [OH ] 1014 pH 9 [H ] 109 mol / L 109 [OH ] 10 14 [OH ] 10 5 mol / L [OH ] [H ] pH 11 [H ] 10 11 mol / L 1011 [OH ] 10 14 [OH ] 10 3 mol / L [OH ] [H ]
Sabemos que:
Como o pH é maior do que 7, concluímos que as águas são alcalinas. Resposta da questão 17: a) O luminol acusa a presença de sangue e este pode ser considerado uma fonte de infecções hospitalares. Como o sangue tem hemoglobina e nela encontramos íons ferro, ocorrerá a emissão de luz azul. b) Uma solução de hidróxido de sódio tem caráter básico. Para substituí-la devemos utilizar uma substância que, ao sofrer hidrólise, também deixe o meio básico: CH3OH
H CH3O
H CH3O H2O
H2O CH3OH
(meio neutro) Na2CO3
2Na CO32
2Na CO32 H2O CO32 H2O
HCO3 2Na OH
HCO3 OH
(meio básico)
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pH
A
2 (SO4 )3 3
2A
2A
3
e pOH
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3SO24
3SO24 6H2O
6H 3SO24 2A (OH)3
(meio ácido) FeC 3
Fe3 3C
Fe3 3C 3H2O Fe3 3H2O
Fe(OH)3 3H 3C
Fe(OH)3 3H
(meio ácido)
Concluí-se que a substância que deixa o meio básico é o Na2CO3 (carbonato de sódio). Resposta da questão 18: [E] A cada um desses frascos, adicionaram-se, em experimentos distintos, 100 mL de uma solução aquosa de HCℓ de concentração 1,0 mol/L: 1 L 1 mol 0,1 L n(HCℓ) n(HCℓ) = 0,10 mol Frasco 1: 100 mL de H2O(l). Número de mols de H+ = 0,10 mol Volume final = 100 mL + 100 mL = 200 mL = 0,2 L [H+]inicial = 10-7 0,1 0,5 mol / L [H+]final = 0,2 [H+] aumentou, logo o pH diminuiu. Frasco 2: 100 mL de solução aquosa de ácido acético de concentração 0,5 mol/L. Como o ácido acético é fraco, o número de mols de H+ liberado é pequeno, mas somado ao + + inicial, teremos: [H ]final > [H ]inicial, logo, o pH final será menor do que o inicial. Frasco 3: 100 mL de solução aquosa de KOH de concentração 1,0 mol/L. 1 L 1,0 mol 0,1 L n(KOH) n(KOH) = 0,1 mol HCℓ + KOH H2O 1 mol 1mol 0,10 mol 0,10 mol
+
KCℓ
Neste caso teremos neutralização e o pH será, praticamente, equivalente ao da neutralidade, ou seja, haverá diminuição do pH em relação à solução inicial que era básica. Frasco 4: 100 mL de solução aquosa de HNO3 de concentração 1,2 mol/L. [H+]inicial = 0,12 mol/L 1 L 1,2 mol Página 17 de 20
pH
e pOH
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0,1 L n(HNO3) n(HNO3) = 0,12 mol n(H ; na solução de HNO3) 0,12 mol + n(H ; na solução de HCℓ) = 0,1 mol + n(H total) (0,12 + 0,10) 0,22 mol +
0,22 0,11 mol / L 0,2 [H+]inicial = 0,12 mol/L [H+]final = 0,11 mol/L
[H ] +
A concentração de H+ na solução final será menor do que na inicial. Logo, o pH da solução final será maior do que o da solução inicial. Resposta da questão 19: a) Sabemos que: + NaOH Na + OH + H + OH H2O (neutralização) De acordo com o princípio de Lê Chatelier, na interação com NaOH haverá neutralização de íons H+, consequentemente, o equilíbrio deslocará para a direita. A solução ficará amarela. b) Hidrólise do NH4Cℓ : NH4+ + Cl- + H2O H+ + Cl- + NH3 + H2O NH4+ H+ + NH3 (meio ácido) ou NH4+ + H2O H3O+ + NH3 (meio ácido) Concluímos que o meio fica ácido na hidrólise deste sal. De acordo com a tabela: Indicador 1 2 3
Cor em solução ácida Amarela Amarela Azul
Faixa de pH de viragem 6,0 – 7,6 5,2 – 7,0 3,0 – 5,0
Cor em solução básica azul vermelha vermelha
Teremos:
Resposta da questão 20: [C]
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pH
e pOH
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A reação do dióxido de carbono com a água faz o pH da água baixar devido à formação de + íons H e pode ser representada por CO2(g) CO2(aq) CO2(aq) + H2O(aq)
-
+
HCO3 (aq) + H (aq).
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e pOH
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